一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法和应用与流程

1.本发明涉及冷却液技术领域，尤其涉及一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法和应用。

背景技术：

2.传统的水-多元醇或全有机型发动机冷却液存在过热问题，不能满足柴油机、涡轮发动机等大功率热源体的快速冷却需要。纳米流体冷却剂虽具有更优异的热交换能力，但由于纳米粒子在高温下会产生团聚沉淀，无法用于发动机的冷却，故只能作为中低温热源的换热剂，例如，hydromx@系列纳米流体换热剂，常作为冷库载冷剂及生活供暖剂。因此需要研发一种具有较高热分散性和导热性，适用于高温发动机冷却液的功能微粉。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提出了一种具有较高热分散性和导热性，适用于高温发动机冷却液的功能微粉的制备方法和应用。
4.本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，包括如下步骤：
5.s1，纤维降解，将经过干燥、粉碎后的植物原料依次酸解和碱解制得低聚糖溶液；
6.s2，al2o3覆碳，步骤s1的低聚糖经氧化铝包覆制得c-al2o3微粉；
7.s3，c-al2o3覆镍，步骤s2的c-al2o3微粉经镍盐改性得到c-al2o
3-ni微粉。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s1的酸解方法为：将植物原料浸入1％的硫酸溶液0.5-1h酸解15-30min后过滤，滤出物经自来水淋洗后转入2.5％的naoh溶液中碱解15-30min后再次过滤，将滤出物用自来水淋洗后转入80％的磷酸溶液中，经超声振荡、离心后弃渣得到低聚糖溶液。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述植物原料:硫酸:naoh:磷酸的质量比为(10-15):(20-31):(20-31):(18-23)。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，所述植物原料来自稻草、玉米芯、玉米秸秆和麦秸秆中的一种。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s2的包覆方法为：将步骤s1的低聚糖溶液与al2o3粉混匀后过滤，将滤出物置于450
±
5℃条件下焙烧3-4h得到c-al2o3微粉。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，所述氧化铝粉：低聚糖溶液的质量比为1:4，所述氧化铝粉的粒径≤100nm。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s3的包覆方法为：将镍盐、柠檬酸与50％的磷酸溶液混合，然后加入步骤s2的c-al2o3微粉搅拌均匀，加热至60-70℃，过滤；将滤出物蒸发至物料表干，然后置于600
±
5℃条件下焙烧2-3h得到c-al2o
3-ni微粉。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，所述镍盐:柠檬酸:磷酸溶液:c-al2o3微粉的质量比为(4-6):(0.5-1):(80-90):(9-12)。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，所述镍盐为硫酸镍或硝酸镍。
16.本发明还提供了一种功能微粉在制备纳米冷却液或纳米流体换热剂中的应用，所述功能微粉由上述的制备方法制得。
17.本发明的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法和应用相对于现有技术具有以下有益效果：
18.本发明的功能微粉具有更大的比表面积和空隙容量，以及更高的导热性。由本发明的功能微粉制备的纳米冷却液，适用于≤120℃运行工况的发动机纳米冷却液，该极限工作温度约高于传统多元醇防冻液15℃左右，适用于柴油机、汽油机、燃气轮机、涡轮发动机、发电机及电动机等动力系统。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的功能微粉的纳米结构图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一
23.本实施例功能微粉的制备方法，包括如下步骤：
24.s1，纤维降解，在反应器中，将经过干燥、粉碎后的10份稻草浸入20份体积分数为1％的硫酸溶液中，浸泡0.5h后，加热至沸腾，恒温15min，取出过滤；滤出物经自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有20份体积分数为2.5％的naoh溶液的反应器中加热至沸腾，恒温搅拌15min，转速为60转/min，取出过滤；滤出物用自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有18份体积分数为80％的磷酸溶液的超声波反应器中，设定功率为10kw，超声震荡降解2h后转入离心机，3000转/min离心20min，弃渣，得到水解糖溶液。
25.s2，al2o3覆碳，在反应器中将20份氧化铝粉(粒径≤100nm)与80份水解糖溶液混合，常温搅拌20min，转速为60转/min，取出过滤，弃液。滤出物置于450
±
5℃马弗炉中焙烧3h，制得轻质c-al2o3微粉。
26.s3，c-al2o3覆镍，在反应釜中将4份硫酸镍、0.5份柠檬酸与80份体积分数为50％的磷酸溶液混合，常温下搅拌溶解至完全，然后加入9份c-al2o3微粉搅拌均匀，加热至60℃，恒温30min，静置冷却，过滤，弃液。滤出物转入减压蒸发器中，60
±
2℃负压蒸发至物料表干，最后置于马弗炉中，在600
±
5℃焙烧2h，得到c-al2o
3-ni微粉。
27.实施例二
28.本实施例功能微粉的制备方法，包括如下步骤：
29.s1，纤维降解，在反应器中，将经过干燥、粉碎后的12份植物原料玉米秸秆浸入25份体积分数为1％的硫酸溶液中，浸泡40min后，加热至沸腾，恒温20min，取出过滤；滤出物经自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有25份体积分数为2.5％的naoh溶液的反应器中加热至沸腾，恒温搅拌20min，转速为70转/min，取出过滤；滤出物用自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有20份体积分数为80％的磷酸溶液的超声波反应器中，设定功率为10kw，超声震荡降解2h后转入离心机，3000转/min离心20min，弃渣，得到水解糖溶液。
30.s2，al2o3覆碳，在反应器中将20份氧化铝粉(粒径≤100nm)与80份水解糖溶液混合，常温搅拌20min，转速为70转/min，取出过滤，弃液。滤出物置于450
±
5℃马弗炉中焙烧3.5h，制得轻质c-al2o3微粉。
31.s3，c-al2o3覆镍，在反应釜中将5份硝酸镍、0.7份柠檬酸与85份体积分数为50％的磷酸溶液混合，常温下搅拌溶解至完全，然后加入10份c-al2o3微粉搅拌均匀，加热至35℃，恒温30min，静置冷却，过滤，弃液。滤出物转入减压蒸发器中，60
±
2℃负压蒸发至物料表干，最后置于马弗炉中，在600
±
5℃焙烧2.5h，得到c-al2o
3-ni微粉。
32.实施例三
33.本实施例功能微粉的制备方法，包括如下步骤：
34.s1，纤维降解，在反应器中，将经过干燥、粉碎后的15份麦秸秆浸入31份体积分数为1％的硫酸溶液中，浸泡1h后，加热至沸腾，恒温30min，取出过滤；滤出物经自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有31份体积分数为2.5％的naoh溶液的反应器中加热至沸腾，恒温搅拌30min，转速为80转/min，取出过滤；滤出物用自来水淋洗至ph为7，然后转入预先盛有23份体积分数为80％的磷酸溶液的超声波反应器中，设定功率为10kw，超声震荡降解2h后转入离心机，3000转/min离心20min，弃渣，得到水解糖溶液。
35.s2，al2o3覆碳，在反应器中将20份氧化铝粉(粒径≤100nm)与80份水解糖溶液混合，常温搅拌20min，转速为80转/min，取出过滤，弃液。滤出物置于450
±
5℃马弗炉中焙烧4h，制得轻质c-al2o3微粉。
36.s3，c-al2o3覆镍，在反应釜中将6份硫酸镍、1份柠檬酸与90份体积分数为50％的磷酸溶液混合，常温下搅拌溶解至完全，然后加入12份c-al2o3微粉搅拌均匀，加热至70℃，恒温30min，静置冷却，过滤，弃液。滤出物转入减压蒸发器中，60
±
2℃负压蒸发至物料表干，最后置于马弗炉中，在600
±
5℃焙烧3h，得到c-al2o
3-ni微粉。
37.实施例1-3制备的c-al2o
3-ni微粉见图1，对c-al2o
3-ni微粉的散热性和导热性进行检测，结果见表1-2，
38.表1 c-al2o
3-ni纳米微粉的比表面积
[0039][0040]
表1数据可知，经覆碳处理后，纳米氧化铝具有更大的比表面积剂空隙容量，即在流体中具有更小的密度，更大的悬浮力以及更好的散热性。
[0041]
表2 c-al2o
3-ni纳米微粉的导热性
[0042]
样品名称导热系数(w/m
·
k)al2o330实施例一c-al2o
3-ni129实施例二c-al2o
3-ni132实施例三c-al2o
3-ni135
[0043]
表2数据可知，覆碳和覆镍后的氧化铝其导热系数增加了3倍多，具有很好的热分散性和导热性。
[0044]
以本发明实施例的功能微粉为基材，加入多元醇、分散剂、缓蚀剂和消泡剂按照结合纳米流体制备技术制得的冷却液，与国产防冻液以及美国hydromx.inc.公司生产的hydromx@系列纳米流体换热剂进行性能对比，其中导热率检测方法采用热流计法astmc518(25℃)，对比结果见表3：
[0045]
表3冷却液对比结果
[0046][0047]
表3可知，本发明的微粉所制备的冷却液能适用于≤120℃运行工况的发动机纳米冷却液，极限工作沸点温度高于国产冷却液15℃，极限工作冰点温度低于hydromx@系列纳米流体换热剂20℃，适用于我国地域和各类发动机，而且导热率均高于国产冷却液以及hydromx@系列纳米流体换热剂，适用范围广，实用性更强。
[0048]
由本发明1-3功能微粉制备的冷却液，放置1年时，无沉淀和絮状物，国产防冻液和hydromx@系列纳米流体换热剂则存在浑浊、沉淀和少量絮状物，说明本技术的冷却液稳定性更好。
[0049]
图1为本发明制备的冷却液的电镜图，有图1可看出，粒子胶团分散均匀，无团聚现象。
[0050]
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：s1，纤维降解，将经过干燥、粉碎后的植物原料依次酸解和碱解制得低聚糖溶液；s2，al2o3覆碳，步骤s1的低聚糖经氧化铝包覆制得c-al2o3微粉；s3，c-al2o3覆镍，步骤s2的c-al2o3微粉经镍盐改性得到c-al2o
3-ni微粉。2.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：步骤s1的酸解方法为：将植物原料浸入1％的硫酸溶液0.5-1h酸解15-30min后过滤，滤出物经自来水淋洗后转入2.5％的naoh溶液中碱解15-30min后再次过滤，将滤出物用自来水淋洗后转入80％的磷酸溶液中，经超声振荡、离心后弃渣得到低聚糖溶液。3.如权利要求2所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：所述植物原料:硫酸:naoh:磷酸的质量比为(10-15):(20-31):(20-31):(18-23)。4.如权利要求2所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：所述植物原料来自稻草、玉米芯、玉米秸秆和麦秸秆中的一种。5.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：步骤s2的包覆方法为：将步骤s1的低聚糖溶液与al2o3粉混匀后过滤，将滤出物置于450
±
5℃条件下焙烧3-4h得到c-al2o3微粉。6.如权利要求5所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：所述氧化铝粉：低聚糖溶液的质量比为1:4，所述氧化铝粉的粒径≤100nm。7.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：步骤s3的包覆方法为：将镍盐、柠檬酸与50％的磷酸溶液混合，然后加入步骤s2的c-al2o3微粉搅拌均匀，加热至60-70℃，过滤；将滤出物蒸发至物料表干，然后置于600
±
5℃条件下焙烧2-3h得到c-al2o
3-ni微粉。8.如权利要求7所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：所述镍盐:柠檬酸:磷酸溶液:c-al2o3微粉的质量比为(4-6):(0.5-1):(80-90):(9-12)。9.如权利要求7所述的一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法，其特征在于：所述镍盐为硫酸镍或硝酸镍。10.一种功能微粉在制备纳米冷却液或纳米流体换热剂中的应用，其特征在于：所述功能微粉由权利要求1所述的制备方法制得。

技术总结

本发明提出了一种用于发动机冷却液的功能微粉的制备方法和应用，其中发动机冷却液的功能微粉的制备方法包括如下步骤：S1，纤维降解，将经过干燥、粉碎后的植物原料依次酸解和碱解制得低聚糖溶液；S2，Al2O3覆碳，步骤S1的低聚糖经氧化铝包覆制得C-Al2O3微粉；S3，C-Al2O3覆镍，步骤S2的C-Al2O3微粉经镍盐改性得到C-Al2O